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对非线性科学的几点思考(1)-科技哲学
来源:  作者:李宏伟  点击:次  时间:2002-02-09 00:00于哲学网发表

 (1)科学研究中的简单性研究方法并不是普遍有效的,对复杂现象用复杂性科学方法来处理,往往能够简化问题。简单性研究方法是经典科学的传统方法,它由来已久。古希腊毕达哥拉斯学派的美学原则,中世纪学者奥卡姆的剃刀,近代的还原分析及线性化方法其实都是简单性研究方法的不同表现。随着科学的不断进步,科学的研究对象也就必然从简单性问题逐渐转向复杂性问题。现代科学发现了大量复杂现象,而线性科学的简单性研究方法不适用于复杂现象研究,若我们仍抱着简单性研究方法不放,就会陷入形而上学思维,无益于问题的解决。“对于真正的复杂性,用简单性科学方法建立的模型往往显得繁难而无效,用复杂性科学方法建立的模型反而简单有效”[1]。
(2)深刻理解事物的内在随机性,学会与偶然性相处。按照牛顿力学观点,在一确定性系统,从两个相邻的初值引出的两条轨道会从始至终相互接近,初值的细微差别只会引起轨道的细微偏离。而非线性系统的方程虽然是确定的,但由于其内在随机性,系统就成为不可预测的,表现为系统对初值的敏感性,即“差之毫厘,谬以千里”。正像美国气象学家洛仑兹夸张地说,一只蝴蝶在巴西的热带雨林中扇动几下翅膀,几周后便会在美国的德克萨斯引起一场巨大的龙卷风。这说明某些复杂系统是不可准确预测的,人们要想控制一切的愿望并不能成为最终的现实。
(3)对事物不单可以有因果解释,也可以有“目的”解释。我们所说的“目的”不同于亚里士多德的“目的因”,而是非线性科学中各式各样的“吸引子”。以洛仑兹动力学方程为例,这个系统的运动轨迹在图上表示就像一只展开了双翼的蝴蝶。在这个蝴蝶上,确定性和随机性被有机地结合在一起。一方面,系统运动的轨迹以A、B两点为中心缠绕着,决不远离它们而去,这是确定性的,表明系统未来的运动被限制在一个明确的范围之内,系统运动是有方向、有目的的。另一方面,系统运动轨迹缠绕的规则是随机的,轨迹绕A若干圈后被甩到B附近,绕B若干圈后再回到A附近。如此反复无穷,关键在于每次绕A或绕B的 圈数和圈的大小都是随机的,无法判定在某一时刻系统究竟是运动到A或B附近。由此可见,不论系统的初值如何,吸引域中任一轨道总要缠绕在吸引子附近,表现出一定的目的性。对于非线性复杂事物,虽然我们不能给出细节的明确原因解释、确定的因果分析,但事物自身的目的性就可以作为它自身行为的某种解释。
(4)非线性相互作用才会造成混沌,才是创造的真正根源。逻辑思维囿于线性的推理规则,注重因果分析,它适用于科学常规时期的“解题”活动;而非逻辑思维则是信仰、审美、心理、文化、知识等各方面的非线性相互作用,它常常会引发想象、直觉、灵感,成为科学创造的前提,引发科学革命。美国科学哲学家库恩认为,正因为这两种思维各有所长,一个成功的科学家就需要同时兼备这两种思维与性格,并使之达到合适的平衡,这就是“必要的张力”。
(5)非线性科学的发展将推动人类“右脑革命”,影响人类文明进程。20世纪70年代美国著名生物学家罗杰•斯佩里教授揭开了人的左右脑功能之谜,指出人的左脑是处理言语,进行抽象、细节分析和逻辑思维活动的控制中枢,体现着连续性、有序性、分析性的特征;而人的右脑则是处理表象,进行非言语、形象和直觉思维的控制中枢,体现着不连续性、发散性、整体性的特征。伴随人类语言的产生,人类抽象的、概括的、逻辑的思维方式便日趋发达和完善,左脑功能得到了极大地开发,人类文明因而也呈现出“线性科学”的特征。但是,如果过分依赖左脑,线性的思维方式被推向极端,就会使人类思维走上歧路,造成人类 文明危机。伴随着科学的不断进步,科学知识的愈益膨胀,而人类对于自然的理解却越来越少,自身生活的意义也越来越暗淡了。当我们面对着一盆色彩艳丽的鲜花,它在怎样的情形下更真实呢?是它在感性直观的意义上被知觉,还是在它被取作一定的频率和波长被认识的时候。人类的发展不仅需要数学的计算,也需要诗的沉思。我们只有放弃左脑思维的彻底统治,“不仅自然和世界得到了它们的自主和尊严,而且人也才得到他的人性”[3]。当今非线性科学的发展为推动右脑革命提供了绝好的契机:非线性方法的日益普及、广泛使用,无疑会促进右脑功能的开发;右脑功能的开发反过来又会更进一步地促进非线性科学的进步。“挣脱‘逻辑’的枷锁,打破左脑思维的一霸天下,彻底改变教育以及现代生活‘重左轻右’的状况,把右脑的创造性功能从被压抑的状态下解放出来”[4],确保人类文明走上可持续发展道路,这就是非线性科学对人类思维乃至人类文明的深层影响。
非线性科学极大地改变了我们的思维方式,因为非线性科学本身真正体现出了经典科学向现代科学转变所引发的思维方式变革,这就是:“从绝对走向相对;从单义性走向多义性;从精确走向模糊;从因果性走向偶然性;从确定走向不确定;从可逆性走向不可逆性;从分析方法走向系统方法;从定域论走向场论;从时空分离走向时空统一”[5]。


参考文献:
[1] 苗东升.把复杂性当作复杂性来处理[J].科学技术与辩证法,1996,(1):12-13.
[2] 刘华杰.方法的变迁和科学发展的新方向[J].哲学研究,1997,(11):21-23.
[3] 冈特•绍伊博尔德.海德格尔分析新时代的技术[M].北京:中国社会科学出版社,1993.193.
[4] 刘景钊,欧阳绛.对人类思维发展进程的反思[J].科学技术与辩证法,1992,(4):55.
[5] 宋健.现代科学技术基础知识[M].北京:科学出版社和中共中央党校出版社,1994.48.


 



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